雙光子通道中希格斯玻色子與頂夸克的耦合！

2018年歐洲核子研究中心(CERN)ATLAS和CMS合作項目宣布，觀測到希格斯玻色子與一個名為「ttH」的頂夸克對產生。這個結果是第一次觀察到希格斯玻色子與夸克的耦合，緊隨其後的是對希格斯玻色子衰變為底夸克的觀察。由於只有大約1%的希格斯玻色子是由大型強子對撞機(LHC)頂夸克對產生的，因此實現這一觀測尤其具有挑戰性！並由ATLAS Experiment 2019年4月9日公布。

博科園：通過在許多不同的希格斯玻色子衰變通道中進行搜索而完成，包括衰變為兩個W或Z玻色子(WW*或ZZ*)、一對tau輕子、一對b夸克和一對光子(「雙光子」)，它們的組合確定了ttH產量，顯著性為6.3個標準差。單是雙光子通道，使用ATLAS 2015 - 2017年記錄的80 fb-1數據，觀測顯著性為4.1個標準差(假設ttH生產按標準模型預測發生，預計為3.7個標準差)。ATLAS的合作提出了一個更新測量ttH生產在雙光子通道

可視化的一個事件tt?H(γγ)分析，事件包含兩個光子候選體(綠色塔)，而b-噴流顯示為黃色(藍色)錐。圖片：ATLAS Collaboration/CERN

該結果檢驗了2015年至2018年間收集的139 fb-1完整運行的2數據集，以觀察單個通道的ttH生產，顯著性為4.9個標準差(預期為4.2)。新結果中使用的分析技術與之前發表的分析中使用技術密切相關——只有少數例外。為了應對2018年密集的數據採集條件，ATLAS物理學家修改了數據校準和選擇機制。特別地，這個結果使用了一個修正程序來區分產生的光子。例如，從希格斯玻色子衰變到那些由強子噴射引起的衰變，以及一個自適應的光子能量校準。

雙光子不變質譜中的第t個信號，不同分析類別事件根據類別對ttH信號的敏感性進行加權。在紅色曲線中，ttH信號表現為局部共振凸起，表示與信號數據和背景形狀的匹配。其他希格斯玻色子產生模式對共振峰的貢獻較小，如綠色虛線所示。圖片：ATLAS Collaboration/CERN

此外，ATLAS還對強子射流進行了新校準，特別是對那些來自底夸克的強子射流進行了校準。ttH截面乘以希格斯-雙光子分支分數(希格斯玻色子衰變為光子對的概率)被測得為1.58±0.39 fb。其與標準模型預測的比值為1.38±0.41，與unity一致。ATLAS現在正致力於將雙光子通道分析擴展到完整運行的2數據集，雙光子通道對ttH和其他希格斯粒子產生模式都很敏感。這一完整的雙光子測量將允許對希格斯機制進行更加敏感的測試，並將進一步完善ttH測量。

博科園-科學科普｜研究/來自: ATLAS Experiment

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